Koks yra fotoelektrinis efektas

Šiuolaikiniame pasaulyje fotoelektrinis efektas naudojamas beveik visur: signalizacijos, saulės baterijos, jutikliai ir kt. Sužinokime apie tokį atradimą išsamiau.

Fotoelektrinio efekto atradimo istorija

Fotoelektrinį efektą XIX amžiaus pabaigoje atrado mokslininkas G. 1887 m. Hertzas, eksperimento metu atradęs, kad kibirkščių išsiskyrimas tarp cinko kamuoliukų daug lengviau praleidžiamas, kai vienas iš rutulių apšviečiamas ultravioletiniais spinduliais.

Tais pačiais metais A. G. Stoletovas sužinojo, kad veikiant šviesai, išsiskyręs krūvis turi neigiamą ženklą.

1898 m. Lenardas ir Thomsonas nustatė, kad dalelių krūvis, kurį iš medžiagos pašalina šviesos srautas, yra lygus specifiniam elektrono krūviui.

Kaip matote, atradimas sukėlė tikrą mokslininkų susidomėjimą ir beveik iškart kėlė didžiulį skaičių esminių klausimų.

Ir viskas todėl, kad tuo metu jokia teorija negalėjo šio efekto paaiškinti jokiu priimtinu būdu.

Žinoma, klasikinė metalų teorija nedraudė šviesos srautui išmušti elektronus iš metalo.

Remiantis klasikiniais samprotavimais, elektromagnetinės bangos gali „išplauti“ elektronus iš struktūros metalas taip pat, kaip jūros bangos kyla į paviršių ir muša įvairius medžiagos.

Vienintelė problema buvo ta, kad nuotraukos efekto nebuvo taip lengva paaiškinti, ir štai kodėl:

1. Pradėjus metalo švitinimo šviesos srautu procesą, elektronai pasirodė beveik akimirksniu.
2. Kaip paaiškėjo, fotoefektas atsirado net esant silpniausiam šviesos srautui, o padidėjus švitinimo intensyvumui, „išplautų“ elektronų energija nepakito.
3. Nuotraukų efektas praktiškai yra inercinis.
4. Kiekviena medžiaga turi savo apatinę fotoelektrinio efekto ribą. Tai dažnis, kuriuo šis poveikis vis dar stebimas.

Šie veiksniai netilpo į klasikinę šviesos sąveikos su elektronais viziją.

Šių problemų sprendimą rado garsus fizikas A. Einšteinas pačioje 20 amžiaus pradžioje. Be to, jo rastas sprendimas davė rimtą impulsą kvantinės mechanikos plėtrai.

Taigi, prieš pat Einšteino atradimą, kitas mokslininkas Maxas Planckas parodė, kad juodojo kūno spinduliuotė gali būti apibūdinkite, darant prielaidą, kad tam tikromis energijos dalimis atomai gali tiek spinduliuoti, tiek sugerti kvantai.

Planckas pateikė prielaidą, kad tokį reiškinį lemia specifinė atomo sandara, o ne šviesos pobūdis.

Ir dabar Albertas Einšteinas pateikė teoriją, kad pati šviesa pasiskirsto vadinamosiomis dalimis, kurios vadinamos fotonais.

Šiuo atveju fotonai turi dvigubą prigimtį ir gali elgtis kaip dalelė ir banga.

Taigi, bendraujant su elektronu, fotonas gali elgtis kaip dalelė ir, grubiai tariant, tiesiogine to žodžio prasme išmušti elektroną iš jo atominės orbitos.

Jei padarysime analogiją, tada geriausiai tinka asociacija su dviejų biliardo kamuolių susidūrimu.

Kas nepaprastai svarbu, kad tokiu būdu išmuštų elektroną, pakaks vieno fotono. Didėjant šviesos intensyvumui, fotonų skaičius (taigi ir išmuštų elektronų skaičius) didėja, bet ne atskirai svarstomo elektrono energija.

Tai reiškia, kad nei fotoelektrono energija, nei greitis jokiu būdu nepriklauso nuo šviesos srauto intensyvumo. Priklausomybė yra tik nuo dažnio.

Dėl tokio samprotavimo mokslininkas išvedė šią formulę:

Ši lygtis apibūdina fotoelektronų energiją.

Pasirodo, kad fotoelektrinis efektas yra ne kas kita, kaip šviesos srauto (ar kito elektromagnetinio) sąveikos reiškinys. spinduliuotė) su medžiaga, kurioje elektronas yra išmuštas iš medžiagos atomo dėl tikslaus šviesos kiekio smūgio tekėti.

Jei jums patiko straipsnis, nepamirškite patikti ir pasidalinti medžiaga. Ačiū už dėmesį!